JPS583902A - カムシヤフトの製造法 - Google Patents
カムシヤフトの製造法Info
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- JPS583902A JPS583902A JP56102446A JP10244681A JPS583902A JP S583902 A JPS583902 A JP S583902A JP 56102446 A JP56102446 A JP 56102446A JP 10244681 A JP10244681 A JP 10244681A JP S583902 A JPS583902 A JP S583902A
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- JP
- Japan
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- sintered
- sintering
- alloy
- pieces
- sintered body
- Prior art date
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H53/00—Cams ; Non-rotary cams; or cam-followers, e.g. rollers for gearing mechanisms
- F16H53/02—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams
- F16H53/025—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams characterised by their construction, e.g. assembling or manufacturing features
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
- B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
- B22F7/062—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools involving the connection or repairing of preformed parts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、特殊耐摩耗性焼結合金ピースを鋼管等からな
る金属軸に接合してなるカムンヤントの製造法に関する
ものである。
る金属軸に接合してなるカムンヤントの製造法に関する
ものである。
内燃機関のカムンヤフトは、通常普通鋳鉄あるいは合金
鋳鉄のナル鋳物に工ってピース部と軸部を一体に鋳造し
たものが用いられているが、近年性能の向上、軽量化、
コスト低減等の目的で、摺動面部であるカム部等に特殊
焼結合金を用イこの特殊焼結合金からなるカムピースあ
るいはジャーナルピース等の構成部材を鋼管軸等に接合
した組立式カムシャフトが提案さ７″Ｌ″′Ｃきている
。
鋳鉄のナル鋳物に工ってピース部と軸部を一体に鋳造し
たものが用いられているが、近年性能の向上、軽量化、
コスト低減等の目的で、摺動面部であるカム部等に特殊
焼結合金を用イこの特殊焼結合金からなるカムピースあ
るいはジャーナルピース等の構成部材を鋼管軸等に接合
した組立式カムシャフトが提案さ７″Ｌ″′Ｃきている
。
しかし従来の組立式カムシャフトにおいては、軸へのピ
ースの接合方法は、多くはろう付が浴接あるいは機械的
かしめ等二次的な方法によっていた。これら従来の方法
では、いずれもそのだめの専用機や装置を必要とし、萱
だ軸に設けられる構成部品も比較的多めことなどから煩
雑な接合工程をとらざるを得ながった。
ースの接合方法は、多くはろう付が浴接あるいは機械的
かしめ等二次的な方法によっていた。これら従来の方法
では、いずれもそのだめの専用機や装置を必要とし、萱
だ軸に設けられる構成部品も比較的多めことなどから煩
雑な接合工程をとらざるを得ながった。
このよ５７ｆｆｉ従来の欠点を除去する目的で、カムあ
る囚はジャーナルピース等を焼結時液相を生じる特殊な
焼結合金で作り、それによって鋼管軸へ金輿的に接合（
拡散接合）する方法をさきに提案した。この方法は、カ
ムピース等の構成部材を前記合金の予備焼結体とじ（作
９、この予備焼結部材を軸部材に圧入、隙間嵌め等にて
組付けた後前記予備焼結部材を所定の条件で焼結して耐
摩耗性のあるカム等の部材にする過程で軸部材へ全域的
接合を行わせるため、工程の単純化、コストの低減等に
効果的な方法である。しか１７、焼結合金の多くは焼結
時の加熱による体積収縮や膨張によってカムピース等の
構成部材の内径が大きくなり強固な接合が得られないこ
とが多く、また合金は耐摩耗性でなければならないとい
う条件が重なるため、特定の焼結合金を見出す必侠があ
る。
る囚はジャーナルピース等を焼結時液相を生じる特殊な
焼結合金で作り、それによって鋼管軸へ金輿的に接合（
拡散接合）する方法をさきに提案した。この方法は、カ
ムピース等の構成部材を前記合金の予備焼結体とじ（作
９、この予備焼結部材を軸部材に圧入、隙間嵌め等にて
組付けた後前記予備焼結部材を所定の条件で焼結して耐
摩耗性のあるカム等の部材にする過程で軸部材へ全域的
接合を行わせるため、工程の単純化、コストの低減等に
効果的な方法である。しか１７、焼結合金の多くは焼結
時の加熱による体積収縮や膨張によってカムピース等の
構成部材の内径が大きくなり強固な接合が得られないこ
とが多く、また合金は耐摩耗性でなければならないとい
う条件が重なるため、特定の焼結合金を見出す必侠があ
る。
これに対し、さきに提案した方法では、炭素、モリブテ
ン、リン、硼素および所望により銅、コバルト等を適当
に配合した残部鉄からなる焼結時に液相を伴う鉄系耐摩
耗性焼結合金を使用しているが、この合金材料からなる
予備焼結カムピースは鋼管への組付後の焼結過程で１％
強も内径が膨張してから最終的に１％強収縮して接合さ
れるため、焼結体の鋼管（４１１）への位置固定が不十
分となるたけでなく、収縮量が小さいために接合戴置も
不十分となる場会が生じるなど、接合の信頼性の面で必
ずしも十分でなかった。
ン、リン、硼素および所望により銅、コバルト等を適当
に配合した残部鉄からなる焼結時に液相を伴う鉄系耐摩
耗性焼結合金を使用しているが、この合金材料からなる
予備焼結カムピースは鋼管への組付後の焼結過程で１％
強も内径が膨張してから最終的に１％強収縮して接合さ
れるため、焼結体の鋼管（４１１）への位置固定が不十
分となるたけでなく、収縮量が小さいために接合戴置も
不十分となる場会が生じるなど、接合の信頼性の面で必
ずしも十分でなかった。
また収縮量の小さいのを袖うｔ（めに、組１〈１代すな
わち軸外径に対するカムピースの内径を小さくすると、
予備焼結体の装置は小格いため軸への圧入やその後の工
程などで好ましい結果が得られない。
わち軸外径に対するカムピースの内径を小さくすると、
予備焼結体の装置は小格いため軸への圧入やその後の工
程などで好ましい結果が得られない。
本発明＠等は、焼結過程で極めて大さｌ収稲を起す材料
を見出すとともに、被接合部材である金属軸に対する構
成部材であるカムピース等の見掛の締代を適当にするこ
とによって、見出けの締りばめと液相による拡散接合に
より強固な接合を得る方法を見出した。
を見出すとともに、被接合部材である金属軸に対する構
成部材であるカムピース等の見掛の締代を適当にするこ
とによって、見出けの締りばめと液相による拡散接合に
より強固な接合を得る方法を見出した。
すなわち本発明のカムシャフトの製法は、カムピース、
ジャーナルピース等の構成部拐を構成部材単体で焼結し
たときの内径接合部の寸法収縮量が焼結前の寸法に対し
″Ｃ２％以上となる焼結合金の材料を用いて予備焼結し
て作り、この予備焼結構成部材を鋼管等の金属軸に組付
けて、金洟軸の外径と前記寸法収縮蓋との差が全極軸外
径の２％以上となるように構成部材を焼結せしめるＣと
を特徴とする。
ジャーナルピース等の構成部拐を構成部材単体で焼結し
たときの内径接合部の寸法収縮量が焼結前の寸法に対し
″Ｃ２％以上となる焼結合金の材料を用いて予備焼結し
て作り、この予備焼結構成部材を鋼管等の金属軸に組付
けて、金洟軸の外径と前記寸法収縮蓋との差が全極軸外
径の２％以上となるように構成部材を焼結せしめるＣと
を特徴とする。
上記において、内径接合部の寸法収縮量は、好ましくは
３チ以上、更に好ましくは４％以上であり、また見掛の
締代も好ましくは３−以上、更に好ましくは４チ以上と
するとよい。
３チ以上、更に好ましくは４％以上であり、また見掛の
締代も好ましくは３−以上、更に好ましくは４チ以上と
するとよい。
本発明は、焼結時に液相を生じる材料によって焼結体を
被接合金塊部材である金属軸に拡散接合することを特徴
とする。
被接合金塊部材である金属軸に拡散接合することを特徴
とする。
焼結合金としては、重量比でクロム２５〜７．５チ、マ
ンガン０．１０〜五〇 ％、 りンα２〜α８饅、銅
１．０〜５．０％、シリコン１５〜２．０％、モリブデ
ン５％以下および炭素１．５〜３．５％、残９鉄および
２％以下の不純物からなることを特徴とするものが好ま
しく、また本発明における焼結合金は、前記合金成分組
成からなり、かつｍ度７．５ｔ／ａ／１以上、見掛硬さ
［ｖ（１０４）５５０〜８００とし、平均粒径５〜３０
μのＭ３Ｃ炭化物お↓びステダイト硬質層を面積率５〜
３０％になるようにマトリックス中に均一に分散させた
ことを特徴とする。
ンガン０．１０〜五〇 ％、 りンα２〜α８饅、銅
１．０〜５．０％、シリコン１５〜２．０％、モリブデ
ン５％以下および炭素１．５〜３．５％、残９鉄および
２％以下の不純物からなることを特徴とするものが好ま
しく、また本発明における焼結合金は、前記合金成分組
成からなり、かつｍ度７．５ｔ／ａ／１以上、見掛硬さ
［ｖ（１０４）５５０〜８００とし、平均粒径５〜３０
μのＭ３Ｃ炭化物お↓びステダイト硬質層を面積率５〜
３０％になるようにマトリックス中に均一に分散させた
ことを特徴とする。
本発明において予備焼結体は、前記合金組成から炭素を
除いた残りの成分組成からなる合金粉末を作り、この合
金粉末に所定量の次系を加えて粉末成形体（圧粉体）と
なし、粉末冶金法で所定の温度で焼結せしめることによ
って得る。
除いた残りの成分組成からなる合金粉末を作り、この合
金粉末に所定量の次系を加えて粉末成形体（圧粉体）と
なし、粉末冶金法で所定の温度で焼結せしめることによ
って得る。
筐た本発明における焼結合金としては、Ｘｔ比でクロム
１５〜２５％、モリブデン０〜５％、銅１〜５ ％、
ｊｌ ｙ １３〜［Ｌ８ ％、炭素２．０〜４．０％
、残部鉄および通常の鉄系焼結合金に含まれる２チ以下
の不純物よりなり、密度７．５ｔｌｃｄ以上、硬さくビ
ッカース硬さＨＶ）４００〜７００をＭすること′５ｒ
特歓とする高賢度高硬度鉄系焼結金が使用できる。この
焼結合金は、強固なｐｅ −Ｃｒ −（Ｍｏ）−Ｃｕ−
Ｐ −Ｃ系（α相＋ｒ相）マトリックス中に、非常に硬
く、微細粒状のＣＦｅ５ Ｃ’ｂＣｓもしくは（Ｆｅ、
Ｏｒ、 ＭＯ）７Ｃｓ等の複合炭化物を均一に分布させ
たものでおる。この焼結合金は、通常の鉄系焼結合金と
ほぼ同一の製法により、上記の如き高密度高硬度を石す
る焼結合金として得ることができ、その摩耗試験の結果
もきわめて良好である。
１５〜２５％、モリブデン０〜５％、銅１〜５ ％、
ｊｌ ｙ １３〜［Ｌ８ ％、炭素２．０〜４．０％
、残部鉄および通常の鉄系焼結合金に含まれる２チ以下
の不純物よりなり、密度７．５ｔｌｃｄ以上、硬さくビ
ッカース硬さＨＶ）４００〜７００をＭすること′５ｒ
特歓とする高賢度高硬度鉄系焼結金が使用できる。この
焼結合金は、強固なｐｅ −Ｃｒ −（Ｍｏ）−Ｃｕ−
Ｐ −Ｃ系（α相＋ｒ相）マトリックス中に、非常に硬
く、微細粒状のＣＦｅ５ Ｃ’ｂＣｓもしくは（Ｆｅ、
Ｏｒ、 ＭＯ）７Ｃｓ等の複合炭化物を均一に分布させ
たものでおる。この焼結合金は、通常の鉄系焼結合金と
ほぼ同一の製法により、上記の如き高密度高硬度を石す
る焼結合金として得ることができ、その摩耗試験の結果
もきわめて良好である。
本発明の方法に適するとしてあげた焼結合金のうち前者
の焼結合金の合金組成とその限定理由の概略について述
べると次のとおりでβる。
の焼結合金の合金組成とその限定理由の概略について述
べると次のとおりでβる。
クロムは一部７１−リックス中に固浴し、１だ焼結後の
冷ム１１過程でマルテンサイトやベイナイトを形成して
マトリックスを強化するが、残りは炭素と結合して（ｐ
ｅ−ｃｒ）ｓＣを主体とする■ムＣ型の硬質炭化物粒子
を形成し、焼結合金の耐摩耗性、嗣スカッフインク性、
Ｉｊ」焼付性等を向上させるために添加される。しかし
、添加量が２．５％末調では形成する炭化物の量が不足
するたけでなく結晶粒界にネットワーク状に伸びて偏在
しｔ１大化するため摺動特性を太さく害するので好捻し
くなく、−ｆた、１５％を越えると焼結後の炭化物量が
過大になり、結晶構造もＭ３Ｃ型から關、型へ移行し、
また更にステダイトのリン化合物相がほとんど消失する
など材質的に全く異なったものとなり、摺動時性が変化
して相手材への攻撃性が逆に増加する場合があるので好
萱しくない。また、マンガン添加による焼結の活性化効
果も２５〜Ｚ５％の範囲で顕著であることを見出した。
冷ム１１過程でマルテンサイトやベイナイトを形成して
マトリックスを強化するが、残りは炭素と結合して（ｐ
ｅ−ｃｒ）ｓＣを主体とする■ムＣ型の硬質炭化物粒子
を形成し、焼結合金の耐摩耗性、嗣スカッフインク性、
Ｉｊ」焼付性等を向上させるために添加される。しかし
、添加量が２．５％末調では形成する炭化物の量が不足
するたけでなく結晶粒界にネットワーク状に伸びて偏在
しｔ１大化するため摺動特性を太さく害するので好捻し
くなく、−ｆた、１５％を越えると焼結後の炭化物量が
過大になり、結晶構造もＭ３Ｃ型から關、型へ移行し、
また更にステダイトのリン化合物相がほとんど消失する
など材質的に全く異なったものとなり、摺動時性が変化
して相手材への攻撃性が逆に増加する場合があるので好
萱しくない。また、マンガン添加による焼結の活性化効
果も２５〜Ｚ５％の範囲で顕著であることを見出した。
また、Ｃの合金材を焼結過程で生ずる液相全利用１−て
接触する他伺たとえば鋼材と接合する場合は、合金中の
クロム量′ｆ：′１５％以上にすると、液相量が少なく
なり接＠強Ｋが低下する。更に、クロムを増加させると
被剛性が劣化するたけでなく、初期なじみ住改善のため
のルブライト処理層もつきにくくなり、コストアップに
つながるのでクロムは２．５〜１５％に限定した。その
うちでも４．５〜６．５％の範囲が総合的に特に好筐し
い。
接触する他伺たとえば鋼材と接合する場合は、合金中の
クロム量′ｆ：′１５％以上にすると、液相量が少なく
なり接＠強Ｋが低下する。更に、クロムを増加させると
被剛性が劣化するたけでなく、初期なじみ住改善のため
のルブライト処理層もつきにくくなり、コストアップに
つながるのでクロムは２．５〜１５％に限定した。その
うちでも４．５〜６．５％の範囲が総合的に特に好筐し
い。
マンガンは本合金において極めて重装な働きをなし、次
の６つの効果をもたらす。オす、第１にマンガンはマト
リックスに同浴して強化するとともに合金の焼入性ｔｌ
−著［２く同一ヒさせ、かつ通常のアンモニア分解ガス
雰囲気連続焼結炉における１０℃／分相度の徐冷過程で
硬化し、ビッカース見掛硬さＨＶ（１０Ｋｙ） ３５０
ＪＪ上が容易に確保出来る効果をもたらし、摺動特性
を改善させる。第２の効果は、マンガンにょシ鉄基地の
焼結が活性化され、より低温での焼結が可能となる。こ
の効果は、クロム量が２５〜７．５−の範囲のと＠−著
であることは前に述べたとお９である。第６の効果は、
マンガンが結晶性の成長を抑制し炭化物の微細化、球状
化に寄与するため、摺動時性が改善されることである。
の６つの効果をもたらす。オす、第１にマンガンはマト
リックスに同浴して強化するとともに合金の焼入性ｔｌ
−著［２く同一ヒさせ、かつ通常のアンモニア分解ガス
雰囲気連続焼結炉における１０℃／分相度の徐冷過程で
硬化し、ビッカース見掛硬さＨＶ（１０Ｋｙ） ３５０
ＪＪ上が容易に確保出来る効果をもたらし、摺動特性
を改善させる。第２の効果は、マンガンにょシ鉄基地の
焼結が活性化され、より低温での焼結が可能となる。こ
の効果は、クロム量が２５〜７．５−の範囲のと＠−著
であることは前に述べたとお９である。第６の効果は、
マンガンが結晶性の成長を抑制し炭化物の微細化、球状
化に寄与するため、摺動時性が改善されることである。
なお、この合金を用いて部品を製造する際に、９００〜
１０００℃のＡＸガス雰囲気中で予備焼結して加工、組
付等を行うことが可能でおるが、予備焼結体の強度等を
高めるためにもマンガンの添加は極めて有効である。但
し、これらの効果はマンガン添加量０．１ｏ％未満では
ほとんど効果がなく、また５０％を越えると、噴霧合金
粉が球状化し硬化して粉末の圧縮性、成形性が大幅に劣
９所留の會度や硬さが得られなくなるたけでなく、焼結
時に残留オーステナイトが増加し硬δが逆に低下したり
、酸化によって逆に焼結性がｍ害されたりし易いのでα
１ｏ〜五〇饅に限定したが、総合的に見ると特に０．１
０〜１．５％が好ましい。
１０００℃のＡＸガス雰囲気中で予備焼結して加工、組
付等を行うことが可能でおるが、予備焼結体の強度等を
高めるためにもマンガンの添加は極めて有効である。但
し、これらの効果はマンガン添加量０．１ｏ％未満では
ほとんど効果がなく、また５０％を越えると、噴霧合金
粉が球状化し硬化して粉末の圧縮性、成形性が大幅に劣
９所留の會度や硬さが得られなくなるたけでなく、焼結
時に残留オーステナイトが増加し硬δが逆に低下したり
、酸化によって逆に焼結性がｍ害されたりし易いのでα
１ｏ〜五〇饅に限定したが、総合的に見ると特に０．１
０〜１．５％が好ましい。
リンは、この合金では焼結時に７トリンタスに固溶して
焼結分宿性化させ、より低温での焼＃ｊを可能にするだ
けでなく、低融点のステダイト相を形成して液相により
高密度化する。更に先にも述べたように、クロムの責が
２．５〜Ｚ５−の範囲では特にステダイト相も耐摩耗性
向上に寄与している。クロム７．５％以上では焼結体の
ステダイト相はほとんど消失するので耐摩耗性へのを与
はなくなる。１だ、リンの幼果は添加量がα２％未満で
は不充分であり、また０８饅を越えると液相が過剰とな
り、炭化物、ステダイトが異常に成長して粒界が脆化し
摺動性能も低下するので、リンの添加量はａ２〜α８％
に限定した。なかでも特に０．３５〜α６５係が好まし
い。
焼結分宿性化させ、より低温での焼＃ｊを可能にするだ
けでなく、低融点のステダイト相を形成して液相により
高密度化する。更に先にも述べたように、クロムの責が
２．５〜Ｚ５−の範囲では特にステダイト相も耐摩耗性
向上に寄与している。クロム７．５％以上では焼結体の
ステダイト相はほとんど消失するので耐摩耗性へのを与
はなくなる。１だ、リンの幼果は添加量がα２％未満で
は不充分であり、また０８饅を越えると液相が過剰とな
り、炭化物、ステダイトが異常に成長して粒界が脆化し
摺動性能も低下するので、リンの添加量はａ２〜α８％
に限定した。なかでも特に０．３５〜α６５係が好まし
い。
モリブデンはクロムと同様にマトリックスを強化し焼入
性を同上させて焼結体の硬さを上昇させるだゆでなく、
（Ｆｅ ＝Ｃｒ −Ｍｏ）、Ｃ７に王とする硬質複合炭
化物を形成し、摺１＋特性を改善する。
性を同上させて焼結体の硬さを上昇させるだゆでなく、
（Ｆｅ ＝Ｃｒ −Ｍｏ）、Ｃ７に王とする硬質複合炭
化物を形成し、摺１＋特性を改善する。
モリブデンは、深加しなくてもカム等の摺動部杓で必１
２７ｚ性能は確保出来るが、炭化物の形状をより丸くし
、相手材攻撃性を抑える効果もあるため、５％以下で添
加すればＭ幼である。３％以上加えると、結晶粒界にネ
ットワーク状の炭化物を形成し℃合金を脆化するととも
に摺動特性をも低下せしめるだけでなくコスト高になる
ので５％以下が好ま１〜い。就中、０．５〜１．５−が
総合的に好ましい。
２７ｚ性能は確保出来るが、炭化物の形状をより丸くし
、相手材攻撃性を抑える効果もあるため、５％以下で添
加すればＭ幼である。３％以上加えると、結晶粒界にネ
ットワーク状の炭化物を形成し℃合金を脆化するととも
に摺動特性をも低下せしめるだけでなくコスト高になる
ので５％以下が好ま１〜い。就中、０．５〜１．５−が
総合的に好ましい。
銅は７トリノクスに固浴し、焼結を安定化するほか、基
地を強化して硬爆會−ヒけるとともに炭化物の微細化、
球状化にも効果を示すが、１．０−未満では有効でなく
、５０％を越えると逆に結晶粒界を弱くし、摺動性能を
低下せしめるだけでなくコスト高になるので１．０〜５
．０饅に限定した。とりわけ１．５〜６０％が好ましい
。
地を強化して硬爆會−ヒけるとともに炭化物の微細化、
球状化にも効果を示すが、１．０−未満では有効でなく
、５０％を越えると逆に結晶粒界を弱くし、摺動性能を
低下せしめるだけでなくコスト高になるので１．０〜５
．０饅に限定した。とりわけ１．５〜６０％が好ましい
。
シリコンはマトリックスに固溶して鉄基地の焼結を安定
化し、特にクロム２．５〜７．５％程度の存在下にあっ
ては炭素量のバラツキによる密度中硬場のバラツキを抑
えるのにも有効であるほか、炭化物粒子を球状化させる
効果も有している。またシリコンは、合金粉末全噴霧す
る際の浴湯の脱酸剤として必發である。しかし、ｏ、５
饅未満では粉末の酸化が進行して脱酸効果が望めず、一
方２％を越えると７トリツタスの焼入性が低下して硬さ
の低Ｆをもたらすだけでなく、炭化物が粗大化し粒界に
偏析して摺動性能が低下するので１５〜２チに限定した
。なかでも０７〜１．５％が特に好ましい。
化し、特にクロム２．５〜７．５％程度の存在下にあっ
ては炭素量のバラツキによる密度中硬場のバラツキを抑
えるのにも有効であるほか、炭化物粒子を球状化させる
効果も有している。またシリコンは、合金粉末全噴霧す
る際の浴湯の脱酸剤として必發である。しかし、ｏ、５
饅未満では粉末の酸化が進行して脱酸効果が望めず、一
方２％を越えると７トリツタスの焼入性が低下して硬さ
の低Ｆをもたらすだけでなく、炭化物が粗大化し粒界に
偏析して摺動性能が低下するので１５〜２チに限定した
。なかでも０７〜１．５％が特に好ましい。
炭素とし″′Ｃ使用される黒鉛は、炭素としてマトリッ
クスに固溶し、硬さを萬め、基地を強化するとともに、
クロムやモリブデンとともに（ＦＣ−Ｃｒ）３Ｃ，（Ｊ
″ｅ−ｃｒ−Ｍｏ）、Ｃ等の複合炭化物を形成し、また
ステダイト相 （Ｆｅ−ＦｅｓＣＦｅ５Ｐ）の形成にも
寄与して耐Ｊ４１粍性を向上きせる。しかし、１．５％
未満ではマトリックスの硬さおよび炭化物、ステダイト
の鼠が不足１〜、ｌた３饅を越えるとそれらが粗大化し
、粒界にネットワーク状に成長して摺動性能が大幅に低
下し、また相手材攻撃性も増大するので、１．５〜４．
０％に限定した。なかでも１．８〜３．０−が特に好ま
しい。
クスに固溶し、硬さを萬め、基地を強化するとともに、
クロムやモリブデンとともに（ＦＣ−Ｃｒ）３Ｃ，（Ｊ
″ｅ−ｃｒ−Ｍｏ）、Ｃ等の複合炭化物を形成し、また
ステダイト相 （Ｆｅ−ＦｅｓＣＦｅ５Ｐ）の形成にも
寄与して耐Ｊ４１粍性を向上きせる。しかし、１．５％
未満ではマトリックスの硬さおよび炭化物、ステダイト
の鼠が不足１〜、ｌた３饅を越えるとそれらが粗大化し
、粒界にネットワーク状に成長して摺動性能が大幅に低
下し、また相手材攻撃性も増大するので、１．５〜４．
０％に限定した。なかでも１．８〜３．０−が特に好ま
しい。
炭素を除く合金成分元素は鉄との合金粉末の形で使用す
ることが好ましい。合金の原料とする合金粉末は、通常
溶湯からの噴霧法により製造するが、不純物としての酸
素量は０．５ ％以下、更に望筐しくは０，３％以下、
炭素値は０．３％以下、更に望ましくは０１％以下に抑
えることが好ましく、ｌた粉末の粒度分布は８０メツシ
ユ以下なら良いが１００メツシユ以下が更に好１しく、
３５０メツンユ以下の微粉は４０％以下とすることが好
ましい。これらは主として粉末成形時の圧縮性、成形性
等に影＃を及はし、ひいては焼結体の特性、部品性能に
も影響する。
ることが好ましい。合金の原料とする合金粉末は、通常
溶湯からの噴霧法により製造するが、不純物としての酸
素量は０．５ ％以下、更に望筐しくは０，３％以下、
炭素値は０．３％以下、更に望ましくは０１％以下に抑
えることが好ましく、ｌた粉末の粒度分布は８０メツシ
ユ以下なら良いが１００メツシユ以下が更に好１しく、
３５０メツンユ以下の微粉は４０％以下とすることが好
ましい。これらは主として粉末成形時の圧縮性、成形性
等に影＃を及はし、ひいては焼結体の特性、部品性能に
も影響する。
なお黒鉛は、通常の粉末冶金用鱗片状黒鉛（平均粒径約
１０μ）を用いてもよいが、平均粒径約２〜５μ以下の
微粒黒鉛を用いることにより、また特殊な母混合方式を
とることにより、更に減圧混合方式や振動ミル混合等の
手段に工り、混合、成形工程での黒鉛の偏析を極めて少
なく出来るので部品形状の谷部位での７トリツクス硬さ
や炭化物の形状、大きさ、分布状態等がより均一になり
、耐摩耗性、耐スカツフインク性、劇ピッチング性等の
性能バラツキが少なくなり好ましい結果を得ることがで
きる。
１０μ）を用いてもよいが、平均粒径約２〜５μ以下の
微粒黒鉛を用いることにより、また特殊な母混合方式を
とることにより、更に減圧混合方式や振動ミル混合等の
手段に工り、混合、成形工程での黒鉛の偏析を極めて少
なく出来るので部品形状の谷部位での７トリツクス硬さ
や炭化物の形状、大きさ、分布状態等がより均一になり
、耐摩耗性、耐スカツフインク性、劇ピッチング性等の
性能バラツキが少なくなり好ましい結果を得ることがで
きる。
また、粉末成形圧力は５〜７ ｔｏｎ／ｃｄで行なうと
よい。この時の成形体密度は、５．８〜６．４ ｆ／ｃ
ｒ１１である。
よい。この時の成形体密度は、５．８〜６．４ ｆ／ｃ
ｒ１１である。
次にこの合金の焼結雰囲気は、特に限定されないが水素
中か、窒素中あるいは工業的にはアンモニア分解ガス中
や水素−輩素混台ガス中おるいは真空中で焼結すること
が好ましい。雰囲気の露点は一１０℃以下が必賛で、−
２０℃以下が好ましい。
中か、窒素中あるいは工業的にはアンモニア分解ガス中
や水素−輩素混台ガス中おるいは真空中で焼結すること
が好ましい。雰囲気の露点は一１０℃以下が必賛で、−
２０℃以下が好ましい。
また本焼結温度は１０２０°〜１１８０℃の範囲、と９
わけ１０５０〜１１５０℃の範囲で行なうことが好まし
い。更に、約７５０℃から約４５０℃までの冷却速度は
、１０℃／分でも必＊ｌ硬さは得られるが、２０〜ｂ の間で行なうことが好ましい。予備焼結は通常行われて
いる温度で焼結する。
わけ１０５０〜１１５０℃の範囲で行なうことが好まし
い。更に、約７５０℃から約４５０℃までの冷却速度は
、１０℃／分でも必＊ｌ硬さは得られるが、２０〜ｂ の間で行なうことが好ましい。予備焼結は通常行われて
いる温度で焼結する。
予備焼結体を組付ける軸部材としては、通常この種の用
途に用いられる調相よりなる鋼管、中東の銅棒が１史用
されるが、焼結温度で強度を失うようなものは使用しな
いことは勿論である。
途に用いられる調相よりなる鋼管、中東の銅棒が１史用
されるが、焼結温度で強度を失うようなものは使用しな
いことは勿論である。
次に不発明を実施例および比較例に、Ｃす、具体的に説
明する。
明する。
実施例１
時殊剛摩耗性焼結合金としてＦｅ −５Ｃｒ −ＩＭ、
。
。
−２Ｃｕ −ＩＳＩ： −０，５Ｍｎ −０，５ｐ −
２，５Ｃ＠る組成の合金を用い、その原料粉末より外径
５０黙×内径（２８＋α）ＩＦＩ！Ｘ厚さ１５朋なる予
備焼結体を作り、これを８４５相当材よりなる外径２ａ
ＫＭＸ内佳２０闘×長δ３０謔の鋼管に組付けて焼結し
、接合体テストビ〜スを侍だ。なお、予備焼結体の内径
のクリアランスαはＯ，Ｑ、５．０．６． Ｑ、ａ。
２，５Ｃ＠る組成の合金を用い、その原料粉末より外径
５０黙×内径（２８＋α）ＩＦＩ！Ｘ厚さ１５朋なる予
備焼結体を作り、これを８４５相当材よりなる外径２ａ
ＫＭＸ内佳２０闘×長δ３０謔の鋼管に組付けて焼結し
、接合体テストビ〜スを侍だ。なお、予備焼結体の内径
のクリアランスαはＯ，Ｑ、５．０．６． Ｑ、ａ。
１、０ ａｍに変えて谷柚の接合体テストピースを得、
このデス；・ピースを第２図に示すように焼結体１を中
梁の支持台３上には＠鋼管２を上方より加圧治具４にて
下方に押して接合部の剪断強度を測定した。
このデス；・ピースを第２図に示すように焼結体１を中
梁の支持台３上には＠鋼管２を上方より加圧治具４にて
下方に押して接合部の剪断強度を測定した。
また、鋼管への組付前の予備焼結体を用いて焼結合金の
寸法変化率（収縮率）を測定した。
寸法変化率（収縮率）を測定した。
焼結はＡ、 Ｘガス中で各温度で６０分間加熱して行っ
た。寸法変化率のＭ米を第１図に記号Ａとして、また剪
断強度の測定結果を第３図および第４図並びに表１にボ
す。結果はいずれも１０個の測定結果から得た。
た。寸法変化率のＭ米を第１図に記号Ａとして、また剪
断強度の測定結果を第３図および第４図並びに表１にボ
す。結果はいずれも１０個の測定結果から得た。
比較例
比較例としてさぎに提案した方法で用いた焼結合金Ｆｅ
−８１Ｖｌｏ −５Ｃｏ −２Ｃｕ −１，２Ｐ−α
０６Ｂ−ＩＣの組成のものを用いて、予備焼結体および
接合体テストピースを得、実施例１と同様に試験して収
縮率等のＭ果乞求めた。寸法変化率の紹米を第１図に記
号Ｂで示し、接合強度の結果を第６図、第４図、表１に
示す。
−８１Ｖｌｏ −５Ｃｏ −２Ｃｕ −１，２Ｐ−α
０６Ｂ−ＩＣの組成のものを用いて、予備焼結体および
接合体テストピースを得、実施例１と同様に試験して収
縮率等のＭ果乞求めた。寸法変化率の紹米を第１図に記
号Ｂで示し、接合強度の結果を第６図、第４図、表１に
示す。
衣 １
第１図の結果かられかるとおり、実施例１で用いた焼結
合金Ａは紋大約６チの収縮率を示すが、比較例の焼結合
金Ｂは１１００℃付近で一旦膨張しその彼奴ＩａＴるが
最大収縮率は約１．２チである。
合金Ａは紋大約６チの収縮率を示すが、比較例の焼結合
金Ｂは１１００℃付近で一旦膨張しその彼奴ＩａＴるが
最大収縮率は約１．２チである。
実施例２
実施例１で示した時殊耐ポ耗注焼帖台金Ａを用いて第５
図にａ、ｂで示す形状の予備焼結体（内径寸法２ａ３絽
）全作成し、外径２８關の鋼管軸に組付けた後最大収縮
率を確保し狗る条件で本焼結して第６図に示すエンジン
のカムシャフトを作成した。
図にａ、ｂで示す形状の予備焼結体（内径寸法２ａ３絽
）全作成し、外径２８關の鋼管軸に組付けた後最大収縮
率を確保し狗る条件で本焼結して第６図に示すエンジン
のカムシャフトを作成した。
なお、本焼結時に予備焼結体のみ年休で同時に焼結処理
した後の内径寸法は２＆６扉で、収縮量は２ａ５−２＆
６＝１．７ （−であり、収縮率（１７カａ３ Ｘ１０
０）は６．０％であった。また鋼管軸の見掛締代ハ２ａ
Ｏ−２６，／ｓ、 −１；４ （＠ ”ｒ＊管軸外径に
対シ５．０チに相当する。焼結後は、焼結体は鋼管と第
７図に示す顕微鏡写真かられかるように完全に金属的に
拡散接合層を介して接合されていることが確認された。
した後の内径寸法は２＆６扉で、収縮量は２ａ５−２＆
６＝１．７ （−であり、収縮率（１７カａ３ Ｘ１０
０）は６．０％であった。また鋼管軸の見掛締代ハ２ａ
Ｏ−２６，／ｓ、 −１；４ （＠ ”ｒ＊管軸外径に
対シ５．０チに相当する。焼結後は、焼結体は鋼管と第
７図に示す顕微鏡写真かられかるように完全に金属的に
拡散接合層を介して接合されていることが確認された。
接合体の接合剪断強さは１７４７ｍ”であった。
実施例の結果を要約して説明すると、
第３図は焼結合金Ａを用い組付時のクリアランスを変化
させて焼結し７’Ｃ楊合の接合強さを剪断強さで表わし
、見掛の締代の被接合材外径との比：見掛締代比（％）
との関係を見たもので、下限値に着目すると、この比が
２％以上で接合強さ向上効果が見られ、３％で顕著、４
％以上で安定することがわかる。
させて焼結し７’Ｃ楊合の接合強さを剪断強さで表わし
、見掛の締代の被接合材外径との比：見掛締代比（％）
との関係を見たもので、下限値に着目すると、この比が
２％以上で接合強さ向上効果が見られ、３％で顕著、４
％以上で安定することがわかる。
第４図は第５図の見掛締代比を確保するための条件とし
て、約１゜ＯＢ以下のクリアランス設定の下で、焼結体
単体の寸法収縮率と接合強さの関係を示したものであり
、やはり下限値に着目すると、寸法収縮が２％以上で接
合強さ向上幼果が現われ、６％以上、４％以上と収縮率
の大きい材料を選定するほど、その効釆奮発渾しうるク
リアランスの設定範囲を大きく取ることが出来る。６．
１％の収縮が可能な焼結会金人ではクリアランス１．０
Ｈでも効果が見られ、［１６Ｉ賀以下なら効果は安定し
ている。なお、第３図と第４図の関係は、クリアランス
を負にした場合、すなわち焼結体を圧入固定して焼結し
た場合も延長線上の効果が得られる。また、被接合体と
組付ける際の焼結体は、粉末成形体でもよいが、組付作
業性等からある程度の強度を確保゛ｒるために仮焼結体
又は−次焼結体とも言う予備焼結体であることが好まし
く、その際、組付後の焼結を本焼結又は二次焼結と呼ん
でいる。
て、約１゜ＯＢ以下のクリアランス設定の下で、焼結体
単体の寸法収縮率と接合強さの関係を示したものであり
、やはり下限値に着目すると、寸法収縮が２％以上で接
合強さ向上幼果が現われ、６％以上、４％以上と収縮率
の大きい材料を選定するほど、その効釆奮発渾しうるク
リアランスの設定範囲を大きく取ることが出来る。６．
１％の収縮が可能な焼結会金人ではクリアランス１．０
Ｈでも効果が見られ、［１６Ｉ賀以下なら効果は安定し
ている。なお、第３図と第４図の関係は、クリアランス
を負にした場合、すなわち焼結体を圧入固定して焼結し
た場合も延長線上の効果が得られる。また、被接合体と
組付ける際の焼結体は、粉末成形体でもよいが、組付作
業性等からある程度の強度を確保゛ｒるために仮焼結体
又は−次焼結体とも言う予備焼結体であることが好まし
く、その際、組付後の焼結を本焼結又は二次焼結と呼ん
でいる。
第５図お工び第６図は、不発明方法を適用して、特殊面
士摩耗焼結会金カムピースおよびジャーナルピースを鋼
管に接合したエンジンのカムシャフトを作製した例であ
り、収縮率、見掛締代比と接合強度の関係は実施例１の
テストピース実験結果とよい対応が見らｎた。
士摩耗焼結会金カムピースおよびジャーナルピースを鋼
管に接合したエンジンのカムシャフトを作製した例であ
り、収縮率、見掛締代比と接合強度の関係は実施例１の
テストピース実験結果とよい対応が見らｎた。
実施例６
実施例２と同様にして他の組成の焼結合金を用いて作っ
たカムシャフトの幀呆會表２に示ター。
たカムシャフトの幀呆會表２に示ター。
以上、前者の焼結合金の例を主体として本発明を説明し
たが、後者の焼結合金を用いても同様な結果が得られる
。なお、本発明に適するとしてあけた焼結合金は、いず
れもさきに劇摩耗性焼結合金として前者の合金は特願昭
５５−２７１０７号で、後者の合金は特開昭５５−２７
７７号で提案したものである。
たが、後者の焼結合金を用いても同様な結果が得られる
。なお、本発明に適するとしてあけた焼結合金は、いず
れもさきに劇摩耗性焼結合金として前者の合金は特願昭
５５−２７１０７号で、後者の合金は特開昭５５−２７
７７号で提案したものである。
第１図は実施例１、比較例１に用いた焼結合金の焼結曲
線（寸法収縮率）を示すグラフ、第２図は接合強さ測定
方法を示す断面図、第３図は焼結合金の収縮率と接合強
度の関係を示すグラフ、 第４図は焼結合金と被接合部材の見掛締代と接合強度の
関係を示すグラフ、 第５図は実施例２に用いた焼結台金カムピース（ａｌ、
ジャーナルピース（ｂｌの斜視図、第６図は実施例２で
作った焼結合金を鋼管に接合したカムシャ７１・の一部
久損正面図、第７図は実施例２０カムシヤフトの拡散接
合状況を示す顕微鏡写真である。 図中 １・・・構成部材（焼結体） ２・・・鋼管軸 ％肝出願人 トヨタ自動車工業株式会社２１図 Ａ’ｊｔ ｈＴ ：Ｈｈ月ｊ（’Ｃ） −６０分、
ＡＸ力゛ス矛２図 ２４ 図 煙紹体単イ本の寸法収縮率（鵠） 接合部の見掛神代比（０ム） 矛５ 爬 ５１６図
線（寸法収縮率）を示すグラフ、第２図は接合強さ測定
方法を示す断面図、第３図は焼結合金の収縮率と接合強
度の関係を示すグラフ、 第４図は焼結合金と被接合部材の見掛締代と接合強度の
関係を示すグラフ、 第５図は実施例２に用いた焼結台金カムピース（ａｌ、
ジャーナルピース（ｂｌの斜視図、第６図は実施例２で
作った焼結合金を鋼管に接合したカムシャ７１・の一部
久損正面図、第７図は実施例２０カムシヤフトの拡散接
合状況を示す顕微鏡写真である。 図中 １・・・構成部材（焼結体） ２・・・鋼管軸 ％肝出願人 トヨタ自動車工業株式会社２１図 Ａ’ｊｔ ｈＴ ：Ｈｈ月ｊ（’Ｃ） −６０分、
ＡＸ力゛ス矛２図 ２４ 図 煙紹体単イ本の寸法収縮率（鵠） 接合部の見掛神代比（０ム） 矛５ 爬 ５１６図
Claims (1)
- カムピース、ジャーナルピース等の構成部材を構成部材
単体で焼結したときの内径接合部の寸法収縮量が焼結前
の寸法に対して２％以上となる焼結合金の材料を用いて
予備焼結して作り該予備焼結構成部材を鋼管等の金属軸
に組付けて、金属軸の外径と前記寸法収縮量との差が全
域軸外径の２％以上となるように構成部材を焼結せしめ
ることを特徴とするカムンヤフトの製造法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56102446A JPS583902A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | カムシヤフトの製造法 |
| DE3224419A DE3224419C2 (de) | 1981-07-01 | 1982-06-30 | Verwendung einer Eisenlegierung für pulvermetallurgisch vorgesinterte Paßelemente |
| GB08218931A GB2104551B (en) | 1981-07-01 | 1982-06-30 | A method for manufacturing a cam-cam shaft assembly |
| US06/599,605 US4524046A (en) | 1981-07-01 | 1984-04-16 | Method for manufacturing a cam-cam shaft assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56102446A JPS583902A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | カムシヤフトの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS583902A true JPS583902A (ja) | 1983-01-10 |
| JPS6146522B2 JPS6146522B2 (ja) | 1986-10-15 |
Family
ID=14327688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56102446A Granted JPS583902A (ja) | 1981-07-01 | 1981-07-01 | カムシヤフトの製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4524046A (ja) |
| JP (1) | JPS583902A (ja) |
| DE (1) | DE3224419C2 (ja) |
| GB (1) | GB2104551B (ja) |
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